In this thesis, a crutch maneuvering method with gait stability is proposed in a simulation environment of an exoskeleton robot for lower limb complete paralysis patients. The crutch has a role that greatly affects the balance and gait performance of the exoskeleton robot for lower extremity assistance, but it is also difficult to predict the rules for a crutch motion because it is directly controlled by humans. Therefore, this thesis implements and proposes a crutch operation method based on dynamics that can satisfy the original purpose of the crutch to maintain the body balance during gait motion, while replacing the instinctive response of a human that is difficult to predict when applied to a simulation environment. In addition, assuming that the position of the new crutch support point obtained through dynamics can be indicated to the wearer, it will be possible to obtain similar performance of the robot joint trajectory applied with the crutch operation method proposed in the simulation in the real environment. With simulation experiments, it was verified that when the proposed maneuvering method is applied, gait stability can be maintained better than the existing method. In addition, it can be expected to maintain robust stability even when applied to an actual environment by showing that the balance is well maintained even when a small random error is given to the support point of the crutch.
본 논문에서는 하반신 완전마비 장애인의 보행 보조용 외골격 로봇의 시뮬레이션 환경에서 보행 안정성을 갖는 크러치 조작법을 소개한다. 크러치는 하지 보조용 외골격 로봇의 보행에 있어 균형 유지 및 보행 성능에 큰 영향을 끼치는 요소이지만 동시에 사람이 직접 제어하기 때문에 움직이는 규칙을 예측하기에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 보행 동작 중 신체의 균형 유지라는 크러치 본연의 목적을 지킬 수 있으면서 시뮬레이션 환경에 적용했을 때 예측하기 힘든 사람의 본능적인 반응을 대체하여 동역학을 기반으로 하는 크러치 조작법을 구현 및 제안한다. 추가적으로 동역학을 통해 얻어낸 새로운 크러치 지지점의 위치를 착용자에게 지시할 수 있다고 가정하면 시뮬레이션 상에서 제안된 크러치 조작법과 함께 적용된 관절 궤적의 성능을 실제 환경에서도 비슷하게 얻어내는 것이 가능할 것이다. 시뮬레이션을 통해 제안된 조작법을 적용했을 때 기존의 방법과 비교했을 때 보행 안정성을 더욱 잘 유지할 수 있음을 검증하였다. 또한 크러치를 지지하는 위치에 임의의 오차를 포함시켰을 때에도 균형을 잘 유지함을 보임으로써 실제 환경에 적용했을 때도 제안된 크러치 조작법은 안정성을 강인하게 유지할 것으로 예상된다.
